铁路弓网高分辨率高速图像监控方案
随着铁路提速和高铁的建设，对弓网的监控测量要求越来越高。非接触式弓网检测已成为目前及未来主要的弓网检测手段。非接触式弓网检测主要是采用可见光或红外相机拍摄弓网运行情况，通过图像处理加人工辅助的方式来检查弓网是否正常，是否有潜在的故障隐患。可见光检测相对于红外检测具有分辨率高、拍摄速度快的优点，更适合高速铁路弓网检测。
假设列车的运行速度为250公里/小时，即相当于70米/秒的速度运行。相机架设在机车顶部，每次拍摄的视场是5米*5米，则至少需要每秒拍摄15帧图像才能保证不漏掉弓网支柱及弓网悬挂线等图像。目前能达到每秒15帧以上的相机分辨率有1200万和2500万像素。1200相机的分辨率为4096*3072，满分辨率下的帧频为25FPS，横向分辨率可以达到5000mm/4096≈1.2mm；而对于2500万像素相机，其分辨率为5056*5056，满分辨率下的帧频为27FPS，横向分辨率为5000mm/5056≈1mm。架设在车顶的相机主要是拍摄支柱悬挂情况，因此相机的横向分辨率更重要，纵向的图像有很大一部分都没有用，所以从性价比角度考虑，建议采用1200万相机即可满足要求。
无论是1200万相机还是2500万相机，他们都是Camera Link接口。对于1200万相机，如果按照15FPS的速度拍摄，每秒的数据量为12M*15=180MB，如果拍摄2个小时，原始数据为180MB*3600*2≈1.3TB；对于2500万相机，如果按照15FPS的速度拍摄，每秒的数据量为25M*15=375MB，如果拍摄2个小时，原始数据为375MB*3600*2≈2.7TB。这样海量的数据，如果不压缩，显然无法满足长时间拍摄的需要。
针对以上的分析，提出两种方案。一种方案是将Camera link的原始数据通过光纤转换盒传输到计算机，在计算机上通过图像采集卡实现硬件JPEG压缩；第2种方案是在相机前端采用JPEG2000压缩，然后将压缩数据和缩小的原始图像通过两路千兆网接口传输到计算机。压缩后的数据存储下来，缩小的原始图像作为实时显示用。

方案1 利用光纤适配器连接相机和计算机

方案2 JPEG2000前端压缩方案

相机选型：
序号 相机型号 生产厂家 主要技术指标
1 CSC12M25BMP19 日本Teli 相机分辨率：4096*3072
像面尺寸：24.6mm(H)*18.5mm(V)
图像色彩：黑白
数据接口：Camera Link Full
满幅帧频：25FPS
2 IC-M25HFMU 美国ISVI 相机分辨率：5056*5056
像面尺寸：1.26英寸
图像色彩：黑白
数据接口：Camera Link Full
满幅帧频：27FPS

方案1硬件选型
序号 型号 生产厂家 主要技术指标
1 Opticlink光纤转换器 荷兰ARVOO Camera Link full到光纤转换器
能到85MHz像素时钟
2 Silicon-Software Full X4采集卡 德国Silicon-Software PCIE-X4图像采集卡
支持Camera link Medium Full相机
支持8TAP或10TAP相机
能到85MHz像素时钟
支持图像预处理功能

方案2硬件选型
序号 型号 生产厂家 主要技术指标
1 JPEG2000图像压缩板
HZ-JPEG2000-V1 北京汇众思壮图像技术有限公司 支持Camera Link Full或两路Camera Link Base 相机
能到85MHz像素时钟
实时JEPG2000压缩每秒可达480Mpixels
压缩后的JPEG2000数据流通过千兆网传出
可对原始数据抽样，通过千兆网输出供显示用
2 PT1000-CL 加拿大Pleora 将Camera Link Base数据转换为千兆以太网